【博士】全柔式長壽命瀝青路面（FFLLAP）結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法研究【2007】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　在全世界范圍內(nèi)，交通量隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展增長很快，道路荷載均在不斷的增加，這對瀝青路面提出了新的挑戰(zhàn)，使得瀝青路面出現(xiàn)破壞的時間大大提前，當(dāng)前的瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改變才能適應(yīng)新的公路交通形勢是當(dāng)前各國公路建設(shè)中一個急需解決的問題。自20世紀(jì)以來，長壽命路面成為世界各國瀝青路面最為熱門的研究內(nèi)容，在美國、歐洲、加拿大、澳大利亞甚至南非都在廣泛研究。本文結(jié)合我國實(shí)際情況，主要運(yùn)用線彈性多層體系理論，研究目前國際上使用較為廣泛的柔性基層與底基層長壽命瀝青路面(Long Life Asphalt Pavements，后簡稱LLAP)，本文稱為全柔式長壽命瀝青路面(Full Flexible Long Life AsphaltPavements，后簡稱FF—UAP)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法?！　”疚牡谝徊糠郑诔浞终撟C了LLAP兩個理論前提的基礎(chǔ)上，主要針對FF-LLAP結(jié)構(gòu)，提出了一套合理的、全面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)。在對國外LLAP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)合我國高等級公路瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)，考慮國內(nèi)外高等級公路瀝青路面的破損情況的基礎(chǔ)上，提出FF—LLAP結(jié)構(gòu)的三個主要力學(xué)控制指標(biāo)：瀝青混凝土疲勞極限、路表極限彎沉和瀝青層最大剪應(yīng)力，并給出三個指標(biāo)的確定方法。　　本文第二部分，主要從理論上研究FF-LLAP結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，在探討三層結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，提出FF．LLAP典型結(jié)構(gòu)模型。在探討其瀝青層力學(xué)響應(yīng)沿深度分布規(guī)律基礎(chǔ)上，提出瀝青層的層位劃分及其各層力學(xué)性能要求。研究結(jié)果將FF．LLAP三層結(jié)構(gòu)的瀝青層應(yīng)化分為三層，即磨耗層、聯(lián)結(jié)層、下承層，并提出各層的適宜厚度取值范圍及其相應(yīng)的力學(xué)性能要求?！　”疚牡谌糠郑饕獜睦碚撋咸接懚鄬覨F-LLAP結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法，基于各結(jié)構(gòu)層參數(shù)與三個設(shè)計(jì)指標(biāo)的關(guān)系，提出FF-LLAP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)的力學(xué)響應(yīng)模型和厚度設(shè)計(jì)方法。文中給出了FF-LLAP結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)方法的流程圖，并根據(jù)各設(shè)計(jì)指標(biāo)的力學(xué)模型，給出了FFLLAP結(jié)構(gòu)層厚度確定的簡便方法，通過查閱相關(guān)的圖形確定層厚?！　”疚牡谒牟糠?，主要研究多層FF-LLAP結(jié)構(gòu)材料組合設(shè)計(jì)方法，在結(jié)構(gòu)層位功能基礎(chǔ)上，借助明確的控制指標(biāo)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路用性能和材料設(shè)計(jì)三者有機(jī)統(tǒng)一。首先根據(jù)瀝青路面兩大類層位功能：結(jié)構(gòu)性使用性能、功能性使用性能，進(jìn)行FF-LLAP結(jié)構(gòu)層位功能分析，提出FF-LLAP各結(jié)構(gòu)層的層位功能要求及其　　滿足層位功能要求的相關(guān)控制指標(biāo)，通過各控制指標(biāo)將結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)統(tǒng)一起來。在滿足層位功能基礎(chǔ)上，研究發(fā)現(xiàn)在材料組合設(shè)計(jì)中主要是控制原材料選擇與混合料設(shè)計(jì)兩大方面，對于不同的功能要求，所控制的指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)有所不同。　　本文第五部分，主要針對FF-LLAP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出一種基于可靠度分析理論的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法。給出FF-LLAP結(jié)構(gòu)可靠度概率模型、抗力概率模型、　　效應(yīng)概率設(shè)計(jì)參數(shù)等，采用蒙特卡羅法進(jìn)行FF-LLAP結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算，在國內(nèi)外學(xué)者對瀝青路面可靠度研究基礎(chǔ)上，提出FF-LLAP結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠度指標(biāo)，采用逐步逼近法進(jìn)行可靠度設(shè)計(jì)。綜合考慮路面在整個設(shè)計(jì)期內(nèi)的結(jié)構(gòu)可靠性、使用性能和經(jīng)濟(jì)性能，提出FF-LLAP結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)模型式和約束函數(shù)，采用網(wǎng)格法進(jìn)行可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)?！　”疚牡诹糠郑鶕?jù)所提出的FF-LLAP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，對山東濱州2005年鋪筑的三個長壽命瀝青路面試驗(yàn)路段結(jié)構(gòu)的力學(xué)指標(biāo)、動態(tài)力學(xué)響應(yīng)、材料選用及組成設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)可靠性等進(jìn)行分析，驗(yàn)證文中提出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的可操作性、可信度等?！　⊥ㄟ^理論分析與實(shí)例分析表明，文中所提出的FF．LLAP結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法是合理的，運(yùn)用可靠度設(shè)計(jì)方法進(jìn)行評價(jià)和優(yōu)化是行之有效的?！　?

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